6G已在路上!背后的太赫茲技術(shù)是怎么回事?

2021-02-14    分類: 網(wǎng)站建設(shè)

5G即將全名推廣同時,工信部便確認(rèn)了即將著手研究6G的消息,這或許讓人覺得猝不及防,但其實又在情理之中。為什么這么說?因為通信業(yè)必須具備前瞻性,早在2009年4G LTE首版標(biāo)準(zhǔn)完成時,各大設(shè)備廠商就開始研究起5G了,所以在5G R15標(biāo)準(zhǔn)完成的時候,6G的研究也要提上日程了。


如果說5G實現(xiàn)了更快更低時延及更高網(wǎng)絡(luò)容量的網(wǎng)絡(luò),那么6G的目標(biāo)將是實現(xiàn)世界全連接。我們知道5G將會使用毫米波進(jìn)行通信,而6G有望使用太赫茲技術(shù),這將大大提升6G網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量及網(wǎng)絡(luò)速度。


太赫茲,大家可能很陌生,但是如果看了下面這張不同頻率的分布圖,相信大家對太赫茲就會有一定的了解。

太赫茲,實際上是一個頻率單位,1THz=1000GH,人們對太赫茲研究主要在0.1THz~10THz之間,該范圍兩側(cè)的微波與紅外線均已有了廣泛的應(yīng)用,故而這一頻段有個外號叫做“太赫茲鴻溝”。它在長波段與毫米波(亞毫米波)相重合,而在短波段,與紅外線相重合下,太赫茲波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置。

值得一提的是,國際電聯(lián)將0.3~3THz的頻段定義為太赫茲輻射,較上面的范圍要要小,目前的太赫茲應(yīng)用均在該頻段范圍內(nèi)。

太赫茲技術(shù)主要應(yīng)用:光譜領(lǐng)域,成像,高速通信,雷達(dá),安檢,探測,天文等。


了解完了太赫茲,帶大家來了解一下為什么太赫茲技術(shù)能讓6G比5G更快更強(qiáng)。我們可以回想一下近期工信部公布的三大運營商的5G頻譜分配情況,中國移動獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的5G試驗頻率資源,中國電信獲得3400MHz~3500MHz頻段的5G試驗頻率資源,中國聯(lián)通獲得3500MHz~3600MHz頻段的5G試驗頻率資源。之前我們有提到過,太赫茲輻射的頻率范圍為0.3THz~3THz,根據(jù)通信原理,頻率越高,允許分配的帶寬范圍越大,單位時間內(nèi)所能傳遞的數(shù)據(jù)量就越大,也就是我們通常說的“網(wǎng)速變快了”。所以單從頻率上來講,6G的網(wǎng)速將會是5G的10倍左右。

當(dāng)然,目前對太赫茲的研究僅僅停留在探索階段,6G究竟要如何去使用太赫茲還需要專家們花時間去研究,最需要解決的問題便是太赫茲輻射的傳輸距離短的問題。如果大家還記得高中物理的話,應(yīng)該知道這個公式:波速=波長*頻率。因為電磁波波速是固定的光速,那么電磁波的波長就和頻率成反比,頻率越高,波長越短,而波長越短,傳輸距離也就越短。專家預(yù)測未來6G網(wǎng)絡(luò)會是一個密集型網(wǎng)絡(luò),只有這樣才能做到廣域覆蓋,如何部署基站成了首要難題。

部署6G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)不止這些困難,太赫茲技術(shù)還需要進(jìn)一步地深入開發(fā),并且有效的將這些頻段的應(yīng)用豐富起來才能真正部署起6G網(wǎng)絡(luò)。目前而言,太赫茲技術(shù)的應(yīng)用場景主要包括天文應(yīng)用、無損檢測、醫(yī)學(xué)成像、安全檢查等等,下面就隨小編大致了解一下吧。

天文應(yīng)用方面

由于宇宙背景輻射在太赫茲頻譜中存在豐富的信息, 這使得太赫茲射電天文成為天文觀測的重要手段。通過使用太赫茲波對宇宙背景輻射進(jìn)行研究,可以理解更多關(guān)于我們生活的太陽系以及宇宙的進(jìn)化過程。例如, 通過研究星際分子云的太赫茲頻段頻譜特性, 可探究宇宙的起源;分析原子和分子散射出來的頻譜信息, 可研究宇宙中的新生星系的形成等。

無損檢測方面

太赫茲輻射的光子能量低, 對穿透物不會造成損傷, 并且可以穿過大多數(shù)介電物質(zhì)。太赫茲波這一特點對于檢測非導(dǎo)電材料中的隱藏缺陷或者特殊標(biāo)記具有很大的發(fā)展空間,一般稱為無損檢測,比如檢測油畫、航天器和半導(dǎo)體器件等。

生命科學(xué)應(yīng)用方面

由于太赫茲輻射波對人體基本無害, 同時水和其他組織對太赫茲波具有不同的吸收率, 因此它可廣泛應(yīng)用于對人體局部成像和疾病的醫(yī)療診斷上, 比如對于皮膚癌和乳腺癌等的檢測。太赫茲波段包含了大量的光譜信息, 對不同的分子, 尤其是有機(jī)大分子會呈現(xiàn)出不同的吸收和色散特性,因而可以有效地用于測定分子特性, 在生命科學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,比如測定DNA 的束縛狀態(tài)、生物組織的特征和蛋白質(zhì)復(fù)合物等。

安全應(yīng)用方面

太赫茲波具有穿透性, 能夠?qū)崿F(xiàn)對隱蔽物體的有效檢測, 可應(yīng)用于國家安全相關(guān)的領(lǐng)域, 比如對于隱蔽的爆炸物、隱藏的槍支、郵寄的非法藥品的檢測和用于機(jī)場的快速安檢等。 上海微系統(tǒng)所孫曉瑋團(tuán)隊研制了0.36 THz 的成像系統(tǒng),電子科技大學(xué)樊勇團(tuán)隊研制了0.34 THz 的SAR 成像系統(tǒng)。

高速通信方面

相對于現(xiàn)有微波毫米波通信頻段的頻譜, 太赫茲頻段具有海量的頻譜資源,可用于超寬帶超高速無線通信,比如100 Gbps 甚至更高。

文章題目:6G已在路上!背后的太赫茲技術(shù)是怎么回事?
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